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1、1-41-4电势能和电势电势能和电势 1 1、功的计算：、功的计算：2 2、重力做功的特点：、重力做功的特点：(1)(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)(2)重力做功重力做功W WG G与重力势能变化的关系与重力势能变化的关系(3)(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,须选定零势能参考面须选定零势能参考面功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减少减少重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加复习：复习：一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点 正电荷正电荷q在电场在电场强度为强度为E的匀强的匀强电
2、场中由电场中由A运动运动到到M电场力做功电场力做功吗？做了多少功吗？做了多少功？Eqq受力吗？多大？AMW=qEAMF F求试探电荷求试探电荷q沿直线沿直线AB移动到移动到B时电场力时电场力做的功：做的功：E+q ABMF FE+q ABM结论：结论：在在匀强电场匀强电场中移动电荷时，静电力做的功中移动电荷时，静电力做的功与电荷的与电荷的起始位置和终止位置起始位置和终止位置有关，但与有关，但与电荷经过的电荷经过的路径路径无关。无关。(对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用)这与什么力做功像似呢？将将+q由由A移移到到B的过程电的过程电场力对电荷做场力对电荷做功为：功为：将将-q由由A移到移到
3、B的过程，电场的过程，电场力对电荷做功为：力对电荷做功为：dAB+qEL做功的过程是一个做功的过程是一个能量转化的过程，能量转化的过程，那么电场力做功的那么电场力做功的过程是什么能转化过程是什么能转化为什么能呢？为什么能呢？二、电势能二、电势能电荷在电场中具有的与电荷位电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫置有关的能，叫电势能电势能。物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重力势能。1、电荷在电场中具有电势能。、电荷在电场中具有电势能。重力对物体做正功，物体的重力势重力对物体做正功，物体的重力势能减小能减小 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小能减小 重力对
4、物体做负功，物体的重力重力对物体做负功，物体的重力势能增大势能增大 3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大增大1 1、如图所示，是负点电荷产生的电、如图所示，是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从计重力）从a a到到b b穿越这条电场线的轨迹如图穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在中虚线所示，则该带电粒子在a a点的加速度点的加速度一定一定在在b b点的加速度。带电粒子在点的加速度。带电粒子在a a点点的电势能一定的电势能一定在在b b点的电势能。（填点的电势能。（填“大于大于”
5、、“小于小于”式式“等于等于”）。）。Nba小于小于大于大于F-重力做多少功，物体重力势能重力做多少功，物体重力势能就变化多少。就变化多少。4、电场力做多少功，电荷电势能就变、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。化多少。重力势能是相对的，与零势能面有关重力势能是相对的，与零势能面有关5、电势能是相对的，与零电势能面有关、电势能是相对的，与零电势能面有关通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势的电势能规定为能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势上电势能规定为能规定为零零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它从电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移
6、动到零势能位置所做的功该处移动到零势能位置所做的功重力势能是物体和地球所共有的，具重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性有系统性6、电势能是电荷和电场所共有，具有系统性、电势能是电荷和电场所共有，具有系统性7、电势能是标量、电势能是标量由此可见，电场力做功与重力做功，电势能由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。关系帮助理解电势能。电势能正负只表示该点的电势能比零点电势能正负只表示该点的电势能比零点的电势能的高低。的电势能的
7、高低。尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异存在很大差异n正电荷顺电场线移动，正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少n正电荷逆电场线移动，正电荷逆电场线移动，n电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加负电荷顺电场线移动，负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加n负电荷逆电场线移动，负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少存在两种电荷存在两种电荷存在两种电荷存在两种电荷 2：A和和B为电场中某条电场线上的点，为电场中某条电场线上的点，如图：将如图：将q=
8、410-9的正电荷从的正电荷从A点移点移到到B点需克服电场力做功点需克服电场力做功5 10-7J，电场方向由电场方向由AB还是还是BA？电荷在哪点时电势能大？大多少？电荷在哪点时电势能大？大多少？AB 电场的电场的能的性质能的性质用什么物理量来描述呢？能用什么物理量来描述呢？能否用否用“电势能电势能”呢？呢？电场的能的性质也是电场本身的一种属性，电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量电量q q有关的（因有关的（因q q越大，
9、其所受电场力就越大，越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量个新的物理量“电势电势”来表示它。来表示它。A0lE+该比值是一个与该比值是一个与q q无关，仅与电场无关，仅与电场及及A A点的位置有关的量。点的位置有关的量。三、电势三、电势设EP0=0该比值称为该比值称为A A点的点的电势电势零势能零势能参考点参考点电荷电场中在某一点的电势能电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值与它的电荷量的比值1 V=1 J/C1.1.定义定义
10、:2.2.公式公式:3.3.单位单位:伏特伏特(V)(V)(计算时要计算时要代入正负号代入正负号)4.标量标量 (有正负有正负)5.5.电势具有电势具有相对性相对性：确定电势确定电势,应先应先规定电场中某处的电势为零规定电场中某处的电势为零.(.(通常规通常规定离场源电荷定离场源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电的电势为零势为零.).)3.3.试探电荷试探电荷q q1 1放在电场中的放在电场中的A A点点,电势电势能为能为E(E(规定无限远处电势能为零规定无限远处电势能为零),A),A点点的电势为的电势为_,_,若把试探电荷若把试探电荷q q1 1换换成试探电荷成试探电荷q q2 2放在电场
11、中的放在电场中的A A点点,A,A点点的电势为的电势为_(_(仍规定无限远仍规定无限远处电势能为零处电势能为零).).对电势的理解 n电势的固有性：电场电势的固有性：电场中某点的电势的大小中某点的电势的大小是由电场本身的性质是由电场本身的性质决定的，与放不放电决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。荷及放什么电荷无关。沿着电场线沿着电场线方向方向,电势将电势将怎样变化怎样变化?沿着电场线沿着电场线方方向向电势降低电势降低 六、等势面特点：特点：E高低内高外低 外高内低1.电场中，电荷在同一等势面上运电场中，电荷在同一等势面上运动，电场力也不做功。动，电场力也不做功。2.电场线和等势面垂直，并且由
12、电势高的等电场线和等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。势面指向电势低的等势面。等势面的特点：等势面的特点：3、任意两个等势面都、任意两个等势面都不不会相交会相交；4、等差、等差等势面越密等势面越密的地的地方方电场强度越大电场强度越大哪儿电势高？哪儿电势低？正电荷正电荷就像高就像高山之巅，山之巅，离它离它越远，电势越越远，电势越低低；负电荷负电荷就就像低谷之底，像低谷之底，离它越近，电离它越近，电势越低势越低。几种典型电场的等势几种典型电场的等势面面：1、点电荷电场、点电荷电场中的等势面：中的等势面：以点电荷为球以点电荷为球心的一簇球面心的一簇球面2、等量、等量异种点电异种点电荷
13、电场中荷电场中的等势面：的等势面：两簇对称两簇对称曲面曲面3、等量、等量同种点电同种点电荷电场中荷电场中的等势面：的等势面：两簇对称两簇对称曲面曲面5、匀强电场中、匀强电场中的等势面：的等势面：垂直于电场线的垂直于电场线的一簇平面一簇平面4、形状不规则、形状不规则的带电导体附的带电导体附近的电场线及近的电场线及等势面等势面在正电荷产生的电场中正电荷在在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为任意一点具有的电势能都为_，负电荷在任一点具有的电势能，负电荷在任一点具有的电势能都为都为_。在负电荷产生的电场中正电荷在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为在任意一点具有的电势能都
14、为_，负电荷在任意一点具有的，负电荷在任意一点具有的电势能都为电势能都为_。4.4.正电荷的电场中电势为正，负电正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负荷的电场中电势为负.正正正正负负负负正正正正负负负负 5.将一电量为将一电量为 的点电荷从电的点电荷从电场外一点场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电场力做电场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.解解:设场外一点设场外一点P的电势为的电势为从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW-=点评点评:电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处,且电且电势可以为负势可以为负.计算时计算时EP,q 都带正负号都带正负号。6
15、.如图所示，虚线如图所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为它们的电势分别为 、和和 ，一带正电粒子射入电，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：所示。由图可知：A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少7 7、如图所示、如图所示,在等量正点电荷形成的电在等量正点电荷形成的电场中场中,它们连线的中垂面它们连线的中垂面abab上上,有一电子有一电子,从静止开始由从静止开始由a a运动到运动到b b的过程中的过程中(a(a、b b相对相对O O对称对称),),下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.电子的电势能始终增多电子的电势能始终增多B.B.电子的电势能始终减少电子的电势能始终减少C.C.电子的电势能先减少后增加电子的电势能先减少后增加D.D.电子的电势能先增加后减少电子的电势能先增加后减少COab+-